Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fizyka konwersji energii
Tok studiów:
2017/2018
Kod:
JFT-2-021-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Kreft Andrzej (Andrzej.Kreft@fis.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr Czapliński Wilhelm (czaplinski@fis.agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Kreft Andrzej (Andrzej.Kreft@fis.agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Ma uporządkowaną wiedzę o bilansie energetycznym Ziemi, o mechanizmach fizycznych zachodzących w środowisku naturalnych przemian energetycznych oraz o dostępnych na Ziemi odnawialnych i nieodnawialnych postaciach energii i możliwości ich wykorzystania dla zaspokojenia potrzeb cywilizacji. FT2A_W03 Kolokwium
M_W002 Dysponuje gruntowną wiedzą na temat zjawisk fizycznych, na których opierają współcześnie stosowane najważniejsze technologie energetyczne FT2A_W02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń
M_W003 Rozumie znaczenie wyników badań podstawowych dla rozwoju technologii energetycznych FT2A_W09 Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Potrafi ocenić przydatność nowych materiałów do wytwarzania urządzeń konwersji energii (kolektorów słonecznych, paneli fotowoltaicznych, turbin gazowych i wiatrowych czy generatorów elektrycznych) FT2A_U14 Kolokwium
M_U002 Potrafi ocenić wpływ na środowisko różnych technologii energetycznych. FT2A_U15 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U003 Potrafi wykonać typowe obliczenia dotyczące problemów konwersji energii FT2A_U16 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość roli, jaką mają do odegrania fizycy w zmaganiach z wyzwaniami energetycznymi XXI wieku FT2A_K05 Kolokwium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Ma uporządkowaną wiedzę o bilansie energetycznym Ziemi, o mechanizmach fizycznych zachodzących w środowisku naturalnych przemian energetycznych oraz o dostępnych na Ziemi odnawialnych i nieodnawialnych postaciach energii i możliwości ich wykorzystania dla zaspokojenia potrzeb cywilizacji. + - - - - - - - - - -
M_W002 Dysponuje gruntowną wiedzą na temat zjawisk fizycznych, na których opierają współcześnie stosowane najważniejsze technologie energetyczne + + - - - - - - - - -
M_W003 Rozumie znaczenie wyników badań podstawowych dla rozwoju technologii energetycznych + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi ocenić przydatność nowych materiałów do wytwarzania urządzeń konwersji energii (kolektorów słonecznych, paneli fotowoltaicznych, turbin gazowych i wiatrowych czy generatorów elektrycznych) + - - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi ocenić wpływ na środowisko różnych technologii energetycznych. + + - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi wykonać typowe obliczenia dotyczące problemów konwersji energii - + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość roli, jaką mają do odegrania fizycy w zmaganiach z wyzwaniami energetycznymi XXI wieku + - - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

Wykłady (30 godz.)
1.Elementarz energetyki: definicje pojęć; jednostki energii i mocy; różne formy energii i zasada zachowania energii; pierwotne, finalne i użyteczne postacie energii; łańcuchy przemian energii z uwzględnieniem magazynowania i przesyłu energii; aktualna struktura zużycia energii pierwotnej na świecie i w Polsce; sprawność konwersji energii; ekologiczne skutki przemian energetycznych; użytkowanie energii a jakość życia; zagrożenia i wyzwania energetyczne XXI wieku; trendy rozwojowe i prognozy na przyszłość; problematyka efektywnego poszanowania energii ( 4 godz.).
2. Źródła i naturalne przemiany energii na Ziemi; zasoby paliw kopalnych; oceny możliwości pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych (2 godz.).
3. Energetyka oparta na wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii (12 godz.):
• konwersja fototermiczna – podstawy fizyczne, rozwój
technologiczny, stan aktualny,
• konwersja fotowoltaiczna – podstawy fizyczne, postęp
technologiczny, stan aktualny,
• energetyka wiatrowa – geneza wiatrów, podstawy fizyczne
i rozwiązania technologiczne, rozwój ilościowy, stan
aktualny i prognozy na przyszłość,
• wykorzystanie energii mechanicznej wód śródlądowych, fal
morskich i pływów oceanicznych – aspekty fizyczne i
przegląd technologii,
• wykorzystanie energii geotermicznej – elementy fizyki
wnętrza Ziemi, sposoby pozyskiwania energii
geotermicznej, geotermia na świecie i w Polsce,
• energetyczne wykorzystanie biomasy – fotosynteza, uprawy
energetyczne, kontrowersje wokół współspalania w
elektrowniach.
4. Przemiany energetyczne w elektrowniach spalających paliwa organiczne(2 godz.):
• podstawy fizyczne i urządzenia technologiczne stosowane w
przemianach ciepła na energię mechaniczną,
• podstawy fizyczne konwersji energii mechanicznej na
energię elektryczną,
• schematy technologiczne różnych typów elektrowni i
elektrociepłowni,
• trendy rozwojowe, problemy sprawności konwersji i
zagospodarowania ciepła odpadowego.
5. Podstawy fizyczne i rozwiązania technologiczne energetyki jądrowej opartej na zjawisku rozszczepienia jąder (2 godz.).
6. Podstawy fizjologiczne i fizyczne techniki oświetleniowej (2 godz.).
7. Magazynowanie energii chemicznej, cieplnej, mechanicznej, elektrycznej i jądrowej (2 godz.).
8. Gospodarka wodorowa – własności wodoru jako nośnika energii; technologie otrzymywania, magazynowania, dystrybucji i użytkowanie wodoru (2 godz.).
9. Problematyka efektywnego wykorzystania i oszczędzania energii (1 godz.).
10.Sprawdzian (1 godz.).

Ćwiczenia audytoryjne:

Ćwiczenia audytoryjne (15 godz.)
1. Nierelatywistyczny opis energii mechanicznej punktu materialnego, bryły sztywnej, cieczy nielepkiej, oraz opis konwersji energii w silnikach cieplnych.
2. Transport ciepła w ośrodkach jednorodnych i izotropowych.
3. Konwersja energii mechanicznej na energię pola elektromagnetycznego.

Efekty kształcenia:
• student potrafi sformułować prawo zachowania energii mechanicznej w polu siły zachowawczej dla punktu i bryły sztywnej oraz dla cieczy nielepkiej,
• student potrafi opisać proces konwersji energii zachodzącej w układzie wiatr – turbina wiatrowa (wraz z obliczeniem jej sprawności) oraz w prostych cyklach termodynamicznych opisujących pracę silników cieplnych (Carnot, Otto, Diesel),
• student potrafi obliczyć stacjonarny i niestacjonarny rozkład temperatury przy zadanych warunkach brzegowych wewnątrz układu ścian o podanych rozmiarach korzystając z równania dyfuzji dla temperatury,
• student potrafi obliczyć parametry materiałowe określające transport ciepła dla prostego ośrodka jednorodnego (np. układu płaskich ścian),
• student potrafi obliczyć, korzystając z prawa Stefana-Boltzmanna, ilość energii wymienianej z otoczeniem za pośrednictwem promieniowania elektromagnetycznego przez ścianę płaską bądź płaski dach budynku mieszkalnego
• student potrafi obliczyć energię pola elektrostatycznego zgromadzoną w kondensatorze, energię pola magnetostatycznego zgromadzoną w solenoidzie, oraz energię fali elektromagnetycznej w danej objętości,
• student potrafi obliczyć moc promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez ładunek punktowy i antenę dipolową.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 115 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia arytmetyczna ocen z zaliczenia wykładów (W) i ćwiczeń audytoryjnych ©: OK = 0,5 x (W + C)
Ocena z zaliczenia wykładów jest ustalana w oparciu o wyniki sprawdzianu przeprowadzonego na ostatnim wykładzie.
Oceny z zaliczenia wykładów i z ćwiczeń audytoryjnych są ustalane zgodnie ze skalą ocen podaną w Regulaminie Studiów AGH.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Zaliczony kurs fizyki ogólnej (klasycznej i współczesnej).

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. J. Marecki, Podstawy przemian energetycznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2000.
2. A. Hrynkiewicz, Energia – Wyzwanie XXI wieku, Wydawnictwo UJ, Kraków, 2002.
3. Z. Celiński, A. Strupczewski, Podstawy energetyki jądrowej, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1984.
4. Wybrane artykuły w czasopismach: Świat Nauki, Wiedza i Życie, GlobEnergia.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na ćwiczeniach audytoryjnych:
W przypadku nieobecności na ćwiczeniach audytoryjnych wymaga się od studenta
samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i zaliczenia go w
wyznaczonym przez prowadzącego terminie, lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć. Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 20% zajęć i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego, możliwości wyrównania zaległości.
Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych jest koniec zajęć w
danym semestrze. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczania.
Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 20% zajęć i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości poprawkowego zaliczania zajęć. Od takiej decyzji prowadzącego zajęcia student może się odwołać do Dziekana.

Ze względu na to, że nie ma egzaminu z tego przedmiotu, obecność na wykładach jest obowiązkowa.Warunkiem zaliczenia wykładów jest ponadto uzyskanie pozytywnej oceny ze sprawdzianiu przeprowadzanego na ostatnim wykładzie.